(57)【要約】【課題】無電極放電ランプ及びそれを備えた照明器具において、ランプの点灯上下方向に関係なく所定の水銀の蒸気圧を確保するために、バルブ内に所望の最冷点温度を確保できるようにする。【解決手段】バルブに、気密容器に誘導電界を発生するためのカプラが嵌合される凹部キャビティが形成されており、電磁界の作用により放電ガスを励起発光させる無電極放電ランプにおいて、カプラが嵌合され、バルブを保持する樹脂からなる口金１５の一部に、バルブに接触する金属部１７を設けた。これにより、ベースダウン点灯においても所定の最冷点温度が確保でき、点灯方向によらず一定の光出力が得られる。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
透光性材料により形成された気密容器内に放電ガス及び最冷点温度で制御される水銀を封入して成るバルブを備え、誘導コイルにより形成される電磁界の作用により放電ガスを励起発光させる無電極放電ランプにおいて、
前記カプラが嵌合され、前記バルブを保持する樹脂からなる口金の一部に、前記バルブに接触する金属部を設けたことを特徴とする無電極放電ランプ。
【請求項２】
前記金属部が、フィン状であって、その長手方向がコイルの巻回方向に略直交することを特徴とする請求項１記載の無電極放電ランプ。
【請求項３】
前記金属部のバルブ接触面が、コイルの巻回方向に略平行であることを特徴とする請求項２記載の無電極放電ランプ。
【請求項４】
前記金属部が、口金の外方から挿入される金属ピンであって、その先端にある突起がバルブの凹み部と嵌合されることを特徴とする請求項１記載の無電極放電ランプ。
【請求項５】
前記金属部が、口金の内面に設けた排気細管折れ防止用ガイドであることを特徴とする請求項１記載の無電極放電ランプ。
【請求項６】
前記請求項１乃至６に記載のランプと、前記ランプに嵌合されるカプラと、前記カプラに電気接続された点灯回路とを備えた照明器具。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、放電ガスを封入したバルブ内に電極を持たず、誘導コイルにより形成した高周波電磁界を放電ガスに作用させることにより放電ガスを放電させる無電極放電ランプ及びそれを備えた照明器具に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、両端に電極を配置した直管状叉は丸管状の低圧放電蛍光ランプが、一般家庭用の照明器具として広く知られている。これらの蛍光ランプは、バルブ内に水銀と希ガスを封入し、電極から電子を供給することによって、バルブ内で放電させる。放電によって励起した水銀原子から放射された紫外線を、蛍光体による可視光に変換される構造となっている。
【０００３】
また、液晶ディスプレイのバックライト用として、低圧放電蛍光ランプが普及しているが、一般家庭用の蛍光ランプが電極を加熱することによって放出される熱電子を利用しているのに対し、バックライト用の低圧放電蛍光ランプは電極を加熱しない冷陰極タイプが多い。
【０００４】
一方、後記特許文献１、特許文献２、特許文献３、特許文献４に開示されているような、無電極放電ランプが知られている。この無電極放電灯は、外管バルブ内に封入した放電ガスに高周波電磁界を作用させることによって放電ガスを励起し、放射された紫外線が外管バルブの内面に塗布された蛍光体によって可視光に変換されて発光する。この無電極放電灯は、内部に電極を持たないため、電極損耗による不点灯がなく、一般の蛍光ランプに比べて長寿命であり、また、小型、高出力である。
【０００５】
このうち、特許文献１、特許文献２に開示されているような、無電極放電ランプでは、周囲温度２５℃での光出力に対して、周囲温度が変化しても広い範囲で高い光出力が得られるように、封入物質としてビスマスーインジウムアマルガムを使用している。
【０００６】
安定点灯時の光出力に対して高い光出力を実現するには、高い水銀蒸気圧を確保する必要がある。ビスマスーインジウムアマルガムを使用する場合、例えば、安定点灯時の光出力に対して６０％の光出力を確保するには、１分ほど時間がかかる。これは、ビスマスーインジウムアマルガムの温度が水銀を供給するのに必要な温度に達するのに必要な時間に相当する。つまり、このようなランプでは、立ち上がり時間が遅い。
【０００７】
このような問題に対し、特許文献３に開示されているランプでは、水銀滴を使用している。このランプによれば、ランプが始動した後、２〜３秒以内に最大出力の５０％に達したと記載されている。しかし、このランプは、水銀滴を使用しているため、封入量の管理が難しい。水銀量は環境保護の点と蛍光体表面に付着すると光出力を遮ることになるため必要最小限にしたい。しかし、水銀はランプの長期使用中にナトリウムと合金を作ったり、酸化物になったりして消費されていくので、一定量以上封入したい。つまり、封入量の管理はランプ性能維持のために極めて重要である。アマルガムを使用した場合、上記のように周囲温度の変化に対して光出力の変化は小さくて済むが、水銀滴を使用する場合には周囲温度の変化に対して水銀の蒸気圧が大きく変化してしまい、光出力に大きな影響を及ぼす。従って、水銀滴を使用する場合、水銀の蒸気圧を制御する最冷部（バルブの表面の中で最も温度が低くなる点）の温度を管理する必要がある。その温度は３５〜４５℃程度の範囲である。
【０００８】
さらに、バルブ内の水銀は、ランプが振動した場合などにバルブ内を移動することで蛍光体を剥がすことがあり、また、ランプを製造する際には、バルブ内の真空度を高めるために、ランプを加熱した後、水銀を封入することになるが、水銀滴を封入する際に蒸発によって所望の水銀量が封入できない場合や、封入した水銀がランプ内で蒸発することでランプ表面に黒化として観測されるなどの問題がある。
【０００９】
また、消費電力の小さいランプを実現する場合、バルブの体積が小さくなり、バルブの大きさに対して放電の体積が相対的に大きくなるため、点灯方向によらず最冷部の温度を一定に保つことが難しくなる。そのため、口金を下方にしたベースアップ点灯時におけるバルブの突起部の温度制御は、突起部の径や高さを変更することで可能であるが、口金を上方にしたベースダウン点灯時におけるネック部の温度制御が課題となる。
【特許文献１】特開平７−２７２６８８号公報
【特許文献２】実開平６−５００６号公報
【特許文献３】特開２００１−３２５９２０号公報
【特許文献４】特願２００４−１６２５１０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明は、上記のような問題を解決すためになされたものであり、ランプの点灯方向によらず光出力の高いランプを実現すること、つまり点灯上下方向に関係なく所定の水銀の蒸気圧を確保するために、バルブ内に所望の最冷点温度を確保できるようにした無電極放電ランプ及びそれを備えた照明器具を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上述目的を達成するため、本発明は、透光性材料により形成された気密容器内に放電ガス及び最冷点温度で制御される水銀を封入して成るバルブを備え、誘導コイルにより形成される電磁界の作用により放電ガスを励起発光させる無電極放電ランプにおいて、前記カプラが嵌合され、前記バルブを保持する樹脂からなる口金の一部に、前記バルブに接触する金属部を設けたものである。
また、前記金属部が、フィン状であって、その長手方向がコイルの巻回方向に略直交するものとすることができる。
また、前記金属部のバルブ接触面が、コイルの巻回方向に略平行であるものとすることができる。
また、前記金属部が、口金の外方から挿入される金属ピンであって、その先端にある突起がバルブの凹み部と嵌合されるものとすることができる。
また、前記金属部が、口金の内面に設けた排気細管折れ防止用ガイドであるものとすることができる。
また、本発明は、前記のランプと、前記ランプに装着されるカプラと、前記カプラに電気接続された点灯回路とを備えた照明器具である。
【発明の効果】
【００１２】
本発明の無電極放電ランプ及び照明器具によれば、バルブを保持し、カプラと嵌合する樹脂からなる口金の一部に、バルブに接触する金属部を設けたことにより、ベースアップ点灯は勿論、ベースダウン点灯においても所定の最冷点温度が確保でき、点灯方向によらず一定の光出力が得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、本発明の各種実施形態に係る無電極放電ランプと同ランプを備えた照明器具について図面を参照して説明する。
【００１４】
（実施形態１）
図１は、実施形態１の無電極放電ランプを、図２は同ランプの口金部の詳細を示す。無電極放電ランプは、透光性材料により形成された気密容器２３内に放電ガスを封入して成るバルブ１を備える。このバルブ１には、誘導電界を発生する誘導コイルとフェライトコアにより構成されるカプラ２６（図には二点鎖線で示す）が嵌合される凹部キャビティ５と、このキャビティ５の底部からキャビティ５の開口に向かって内部に排気細管８とが形成されている。放電空間となる気密容器２３は、バルブ１に排気細管８を溶着したキャビティ５が封着されることで形成される。
【００１５】
バルブ１は、気密容器２３の内壁に保護膜２及び蛍光体膜３を塗布している。キャビティ５の周壁には、保護膜６及び蛍光体膜７を塗布している（図示では一部のみを示す）。バルブ１の頂部には、突起部４を設けている。バルブ１の底部付近はバルブネック部１４とされ、樹脂材から成る口金１５が取り付けられている。バルブ１の下端部は、キャビティ５の封止部１１となっている。本発明では、カプラ２６が嵌合され、バルブ１を保持する樹脂からなる口金１５の一部に、バルブ１に接触する金属部１７として放熱フィンを設けた（図１には図示なし）。金属部１７は、その長手方向がコイルの巻回方向に略直交しており、放熱板１６に熱接触している。バルブ１のキャビティ５にカプラ２６が嵌合されることで、照明器具が構成される。
【００１６】
照明器具を構成したときの構成を図６に示している。図６は、後述する実施形態５であるが、ここで同図を流用して説明する。カプラ２６には、高周波電流を通電する点灯回路２５が管灯線２４を介して接続される。カプラ２６は、バルブ１の口金１５に嵌合させるとキャビティ５に嵌合され、カプラ２６に設けられた誘導コイルにより形成される電磁界の作用により、気密容器２３内に封入された放電ガスを励起発光させる。カプラ２６及び口金１５は放熱板１６に固定される。
【００１７】
バルブ１をさらに詳細説明する。バルブ１の気密容器２３内には、アルゴンやクリプトンなどの希ガスが収められ、キャビティ５内に臨む排気細管８内には、水銀を放出させるための総量が略１７ｍｇ、重量比で５０：５０のＺｎ−Ｈｇアマルガムが封入された、鉄−ニッケル合金製の金属容器１３が挿入されている。また、排気細管８内には金属容器１３の位置を決定するためのガラスロッド１２が配設されている。なお、排気細管８には、窪み部９、チップオフ部１０が設けられている。
【００１８】
このようなバルブ１をカプラ２６に嵌合した照明器具において、誘導コイルに高周波電流を流すと、誘導コイルの周囲に高周波電磁界が発生する。誘導コイルに通電する高周波電流は、数百ｋＨｚという低い周波数であるため、誘導コイルの内側にフェライトコアの磁芯を設けている。この高周波電磁界により気密容器２３内の電子が加速され、電子の衝突によりガスが電離されて放電が発生する。放電中、希ガスは励起され、励起された原子は基底状態に戻るときに紫外線を発生する。この紫外線はバルブ１の内壁に塗布された蛍光体膜３、及びキャビティ５の周壁に塗布された蛍光体膜７により可視光に変換される。変換された可視光は、バルブ１を透過して外部に放出される。
【００１９】
なお、蛍光体の結着剤としてはＡｌ２Ｏ３のような金属酸化物を用い、その添加量を増やすことで、キャビティ５の蛍光体膜７を保護し、蛍光体の劣化を防いでいる。結着剤として用いる金属酸化物は、Ａｌ２Ｏ３のほか、Ｙ２Ｏ３やＭｇＯを用いてもよい。
【００２０】
上記のように構成されたランプにおいては、バルブ１を保持し、カプラ２６と嵌合する樹脂からなる口金１５の一部に、バルブ１に接触する金属部１７を設けたことにより、バルブネック部１４の熱を放熱板１６及び外部に伝えることができ、これにより、バルブネック部１４の温度が低下し、ベースダウン点灯では、バルブネック部１４が最冷部となり、ベースアップ点灯では、突起部４が最冷部となり、ランプの最冷点温度は点灯方向による違いが殆どないことを確認した。
【００２１】
また、この結果は、バルブ１の突起部４の、開口径ｄが１０ｍｍ、深さＨが１０ｍｍの場合を示している。開口径ｄは１５ｍｍまで、深さＨは１５ｍｍまでの種々のランプを試作してバルブ１の温度、光出力について測定した結果、同様の効果を確認している。
【００２２】
（実施形態２）
図３は、実施形態２の無電極放電ランプの口金部を示す。バルブ１に接触する金属部１７の形状による効果を確認するために、実施形態２に示す構成を検討した。この実施形態２においては、フィン状の金属部１７のバルブ接触面１８をコイルの巻回方向と略平行にしている。その他の構成は実施形態１と同等である。
【００２３】
このように構成された無電極放電ランプを製作し、バルブ１の最冷点温度、光出力を測定したところ、バルブ１の最冷点部位は広がるが、光出力は変化しないことを確認した。つまり、点灯方向により光出力が殆ど変化することのない点灯が可能となる。ただし、金属部１７のバルブ接触面１８をバルブ１の巻回方向に１周すると、金属部１７に誘導電流が発生するためランプが消灯してしまうため、巻回方向への長さはバルブネック部１４の長さよりも短くする必要がある。
【００２４】
（実施形態３）
図４は、実施形態３の無電極放電ランプの口金部を示す。この実施形態３においては、金属部１７として、フィン状ではなく（実施形態１及び２とは異なり）、口金１５の外方から挿入される金属ピン２０であって、その先端にある突起２１がバルブ１の凹み部１９と嵌合するものとした。その他の構成は、実施形態１と同等である。
【００２５】
このように構成された無電極放電ランプを製作し、バルブ１の最冷点温度、光出力を測定したところ、バルブ１の最冷点は、金属ピン２０の先端の突起２１と接触するバルブ１の一部となり、点灯方向により光出力が殆ど変化することのない点灯が可能となる。金属ピン２０の先端の突起２１は、その数が多いほど最冷点温度となる部位が多くなり安定した最冷点温度が確保できるが、あまりに多いと構造が複雑となる。
【００２６】
（実施形態４）
図５（ａ），図５（ｂ），図５（ｃ）は、実施形態４による無電極放電ランプの各種例を示す。これらの例は、上記金属部１７の機能を、口金１５の内面に設けた排気細管折れ防止用ガイド２２ａ，２２ｂ，２２ｃ（総称して２２）に持たせたものである。ガイド２２は、口金１５の内面に、カプラ挿入時に排気細管８が折れるのを防止するために設けられる。カプラをバルブ１に装着する際、カプラの先端はまずこのガイド２２に接触する。ガイド２２はある程度の長さを有し、カプラとバルブ１の軸がずれている場合にも、このガイド２２に沿ってカプラを挿入すれば、排気細管８の先端が折れるのを防止することができる。
【００２７】
図５（ａ）の例では、ガイド２２ａは、樹脂製で一部に金属を使用し、キャビティ５の開口部近傍でランプの封止部１１に接触し、さらに口金１５の外周に配され、放熱板１６と熱接触されており、ランプの熱を伝導するものとされている。
【００２８】
図５（ｂ）の例では、口金１５の構造を簡略化する目的で、ガイド２２ｂは、全て金属で構成し、キャビティ５の開口部近傍と接触することで、上記ガイド２２ａと同様の効果を果たすものとしている。
【００２９】
図５（ｃ）の例では、口金１５の構造をさらに簡略化する目的で、ガイド２２ｃは、全て金属で構成し、口金１５の底面を成し、その放熱板１６との接触面積を大きくすることで、放熱効果を大きくしている。
【００３０】
このように構成されたガイド２２ａ，２２ｂ，２２ｃを持つ無電極放電ランプを製作し、バルブ１の最冷点温度、光出力を測定したところ、バルブ１の最冷点は封止部１１近傍となり、点灯方向により光出力が殆ど変化することのない点灯が可能となる。
【００３１】
（実施形態５）
図６は、実施形態５としての照明器具を示す。照明器具の無電極放電ランプは、上記実施形態１乃至４に記載したものであり、ランプにはそれぞれの実施形態で使用した口金１５が取り付けられている。カプラ２６は、管灯線２４を介して点灯回路２５へ電気接続されている。これらのランプ、カプラ２６、及び点灯回路２５を備えた種々の照明器具内において、バルブ１の最冷点温度、光出力を測定したところ、バルブ１の最冷点は実施形態１乃至４に記載した部位で所定の温度を確保でき、点灯方向により光出力が殆ど変化することのない点灯が可能となる。
【００３２】
本発明は、上記実施例の構成に限られることなく、発明の趣旨を変更しない範囲で種々の変形が可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】本発明の実施形態に係る無電極放電ランプの概略断面図。
【図２】本発明の実施形態１によるランプの口金部を示す斜視図。
【図３】本発明の実施形態２によるランプの口金部を示す斜視図。
【図４】本発明の実施形態３によるランプの部分断面図。
【図５（ａ）】本発明の実施形態４の一例を示す部分断面図。
【図５（ｂ）】本発明の実施形態４の他の例を示す部分断面図。
【図５（ｃ）】本発明の実施形態４のさらに他の例を示す部分断面図。
【図６】本発明の実施形態５による照明器具の斜視図。
【符号の説明】
【００３４】
１  バルブ（ランプ）
５  キャビティ
８  排気細管
１４  バルブネック部
１５  口金
１７  金属部（放熱フィン）
１８  バルブ接触面
１９  バルブ凹み部
２０  金属ピン
２１  金属ピンの突起部
２２ａ，２２ｂ，２２ｃ  排気細管折れ防止用ガイド
２３  気密容器
２４  管灯線
２５  点灯回路
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５（ａ）】
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【図５（ｂ）】
2006269211.tif 000008
【図５（ｃ）】
2006269211.tif 000009
【図６】
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